Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer

Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Muc lục DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ DANH MỤC HÌNH VẼ .5 LỜI CẢM ƠN .6 LỜI NÓI ĐẦU PHẦN A : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẮNG SỢI THỦY TINH .9 I.VẬT LIỆU COMPOZIT .9 I.1 Lịch sử phát triển I.2 Xu hướng phát triển vật liệu compozit thời gian tới: 10 I.3 Đặc điểm phân loại vật liệu compozit .10 I.3.2.2 Phân loại theo chất gia cường: 13 I.3.2.3 Phân loại theo phạm vi ứng dụng: .14 I.4 Các thành phần vật liệu polyme compozit 15 I.4.1 Nền polyme: 15 I.4.2 Chất gia cường: .16 I.5 Tính chất phản ứng polymer compozit: 21 I.5.1Tính chất polyme compozit .21 I.5.2Các tính ứng dụng polymer compozit: .22 II VẬT LIỆU POLYME COMPOZIT TRÊN CƠ SƠ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẰNG SỢI THỦY TINH 24 II.1 NHỰA EPOXY: .24 II.1.1 Tổng hợp nhựa epoxy: 24 II 1.2 Phân loại nhựa epoxy: 25 II.1.3 Các thông số quan trọng nhựa epoxy: 26 II.1.4 Trạng thái vật lý 27 II.1.5 Tính chất hố học nhựa epoxy .27 II.1.6 Ứng dụng nhựa epoxy 28 II.2 CHẤT ĐÓNG RẮN CHO NHỰA EPOXY 29 II.2.1 Chất đóng rắn amin : 29 SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp II.2.2 Chất đóng rắn dạng axit anhydrit axit 37 II.2.3 Chất đóng rắn xúc tác 39 II.3 SỢI THỦY TINH 39 II.3.1 Giới thiệu sợi thủy tinh 39 II.3.2 công nghệ chế tạo sợi thủy tinh 40 II.3.3 Thành phần 40 II.3.4 Tính chất sợi thủy tinh 42 II.3.5 Phân loại vải thủy tinh: 43 3.6 Ứng dụng 44 Phần B: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH NHỰA EPOXY BẰNG POLYSUNFIT LỎNG .44 I TỔNG QUAN VỀ BIẾN TÍNH NHỰA EPOXY BẰNG POLYSUNFIT LỎNG44 I 1.Giới thiệu Polysunfide : .44 I.1.1 Lịch sử phát triển : 44 I BIẾN TÍNH EPOXY BẰNG POLYSUNFIT 48 II TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH EPOXY TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 49 II.1 Các nghiên cứu biến tính epoxy giới 49 1.1 Biến tính nhựa epoxy (ABTN) 49 1.2 Biến tính nhựa epoxy caosu lỏng .49 1.3 Biến tính nhựa epoxy polysunfit 50 II.2 Các nghiên cứu biến tính epoxy thiokol nước 50 PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .52 2.1 Các phương pháp phân tích nguyên liệu đầu 52 2.1.1 Nguyên liệu hóa chất 52 2.1.2 Phương pháp xác định tỷ trọng .52 2.1.3 Phương pháp xác định độ nhớt Brookfield 52 2.1.4 Phương pháp xác định thời gian gel hóa .53 2.1.5 Phương pháp xác định hàm lượng phần gel 53 Phần III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 62 3.1 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI TÍNH CHẤT CỦA NHỰA EPOXY 62 SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp 3.1.1 ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG THIOKOL 62 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng hàm lượng xúc tác TEA 64 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 66 3.2 Ảnh hưởng thiokol lên tính chất lý vật liệu compozit .69 3.4 Ảnh SEM bề mặt phá hủy mẫu đo hệ số tập trung ứng suất KIC .70 3.4.1 Độ bền dai phá huỷ lớp GIC .73 KẾT LUẬN 77 SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU, ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1:Thành phần sợi thủy tinh…………… ………………………… … 38 Bảng 2: Đặc tính loại sợi…………………………………….…………… … 40 Bảng 3:Đặc tính kỹ thuật nhựa epoxy DER 331 ………………………… …54 Bảng 4: Kết đo sau biến tính thiokol khảo sát hàm lượng thiokol… 55 Bảng 5: : Kết đo sau biến tính thiokol khảo sát hàm lượng TEA……57 Bảng 6:Kết đo sau biến tính thiokol khảo sát thời gian phản ứng….59 Bảng 7: Bảng so sánh tính chất lý compozit sở nhựa DER-331 DER-331/ thiokol …………………………………………………………… .62 Bảng 8:Thời gian tách lớp trung bình xác định từ thời điểm bắt đầu tiến hành đo mẫu tới mẫu tách hoàn toàn (lấy giá trị trung bình mẫu……………75 DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 1:Đo độ bền kéo mẫu xác định hàm lượng thiokol ………… …………55 Đồ thị 2:Đo độ bền uốn mẫu xác định hàm lượng thiokol… …………………56 Đồ thị 3:Đo độ bền va đập mẫu xác định hàm lượng thiokol……………………56 Đồ thị 4: Đo độ bền kéo mẫu xác định hàm lượng TEA… …………… …… 58 Đồ thị 5: Đo độ bền uốn mẫu xác định hàm lượng TEA….……… …….……… 58 Đồ thị 6: Đo độ bền va đập mẫu xác định hàm lượng TEA…… … ……… ….59 Đồ thị7: Đo độ bền kéo mẫu xác định thời gian phản ứng………… ……… 60 Đồ thị8: Đo độ bền uốn mẫu xác định thời gian phản ứng……….… ……… 61 Đồ thị9: Đo độ bền va đập mẫu xác định thời gian phản ứng …….… .61 Đồ thị 10:Lực kéo-độ dịch chuyển phép đo độ bền dai phá huỷ lớp vật liệu PC nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 5pkl thiokol gia cường sợi thuỷ tinh………………………………….74 SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Máy đo tính chất học kéo nén uốn vật liệu .53 Hình 3.1 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 64 Hình 3.2 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng 65 Hình 3.3 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng 65 Hình 3.4 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng 66 Hình 3.5 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng 67 Hình 3.6 Ảnh SEM bề mặt phá huỷ mẫu PC khơng biến tính (a) mẫu PC biến tính (b)………………………………………………………………76 SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme, đặc biệt TS.Nguyễn Thanh Liêm Th.s Vũ Mạnh Cường tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Mặc dù cố gắng song hạn chế thời gian trình độ nên luận văn khơng thể tránh nhiều sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô Em xin chân thành cảm ơn SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Nhựa epoxy nhựa nhiệt rắn sử dụng rộng rãi dân dụng, công nghiệp điện tử, xây dựng, giao thơng… Nhựa epoxy có tính chất lý trội so với loại nhựa nhiệt rắn khác, thay đổi phạm vi rộng tùy thuộc vào chủng loại nhựa hay loại chất đóng rắn sử dụng, độ co ngót sau đóng rắn thấp, có độ bám dính cao với nhiều loại vật liệu Nhựa epoxy sử dụng để chế tạo màng phủ, vật liệu cách điện, vật liệu compozit Một hạn chế nhựa epoxy tính giòn, khả biến dạng tác dụng ngoại lực Để khắc phục hạn chế kể trên, có nhiều nghiên cứu tập trung biến tính làm tăng tính dai cho nhựa epoxy cách làm giảm mật độ liên kết sử dụng loại cao su lỏng loại nhựa nhiệt dẻo [1-6] Việc nghiên cứu cải thiện tính chất lý nhựa epoxy thương mại chất biến tính thích hợp hướng nghiên cứu ứng dụng quan trọng nhằm đáp ứng yêu cầu đời sống kinh tế xã hội Đề tài: “Nghiên cứu biến tính nhựa epoxy polysunfit lỏng ứng dụng chế tạo vật liệu compozit có độ bền va đập cao” hình thành với mong SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp muốn tạo vật liệu với nhiều tính q báu ứng dụng ngành cơng nghệ cao SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp PHẦNA : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOZIT TRÊN CƠ SỞ NHỰA EPOXY GIA CƯỜNG BẮNG SỢI THỦY TINH I.VẬT LIỆU COMPOZIT I.1 Lịch sử phát triển Vật liệu compozit xuất cách hàng nghìn năm người sử dụng hiệu sống 5000 năm trước công nguyên người cổ đại thêm đá nghiền nhỏ vật liệu nguồn gốc hữu vào đất xét để giảm độ co, nứt nung gạch đồ gốm.Ở Ai cập khoảng 3000 năm trước công nguyên người ta làm vỏ thuyền lau sậy đan tẩm bitum, bỏ qua số khái niệm kỹ thuật giống kỹ thuật làm tàu đại từ chất dẻo chất gia cường thủy tinh nay.Ở Việt Nam, thuyền tre đan trát sơn ta trộn mùn cưa ví dụ vật liệu compozit Năm 1851, Nelson Goodyear sử dụng oxyt kẽm làm chất độn cho ebonit.Năm 1920, Bakeland dùng bột gỗ độn vào nhựa bakelit John sử dụng xenlulo làm chất độn cho loại nhựa ure Mặc dù hình thành từ sớm, việc chế tạo vật liệu polymer compozit thực ý khoảng 60 năm trở lại Vào năm 1930 Slayter Thomas cấp sáng chế cho việc chế tạo sợi thủy tinh Ellis Foster dùng gia cường cho polyeste không no Polyeste tăng cường sợi thủy tinh sử dụng nghành hàng không năm 1938 Năm 1944 sản xuất hàng nghìn chi tiết chất dẻo compozit cho máy bay tàu chiến phục vụ đại chiến giới lần thứ II Năm 1950, chất lượng vật liệu compozit nâng cao nhiều nhờ đời nhựa epoxy hàng loạt loại sợi tăng cường sợi cacbon, sợi polyester, nylon, aramit (Kevla), sợi silic…Từ năm 1970 đến nay, chi tiết chế tạo từ compozit chất dẻo sợi tăng cường có độ bền cao sử dụng rộng rãi cơng nghiệp đóng tàu, chế tạo tơ, làm vật liệu xây dựng ngành kỹ thuật cao hàng không, vũ trụ SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Mặc dù việc nghiên cứu nâng cao chất lượng, cải thiện tính chất lý, tính chất nhiệt, điện v.v , mở rộng lĩnh vực ứng dụng vật liệu đặt I.2 Xu hướng phát triển vật liệu compozit thời gian tới: Thay thép vật liệu compozit: Sự thay thép vật liệu có liên quan đến tính chất đặc biệt chất vật lý chúng Trong vật rắn tinh thể, thép kim loại khác tồn sai lệch đường Số lượng chúng lên tới nhiều tỷ 1cm2, làm yếu kim loại không cho phép tăng độ bền chúng lên cách đáng kể Nhờ tính chất ưu việt, vật liệu polymer compozit cho phép đạt độ bền nén lớn nhiều so với thép Chuyển vật liệu sang dạng sợi để tăng độ bền: kết nghiên cứu nhiều năm chứng tỏ chuyển vật liệu dạng khối sang dạng sợi độ bền chúng tăng lên Trong sợi mảnh, độ bền đạt tới giá trị gần với lý thuyết cấu trúc khơng quan sát thấy khuyết tật Đa dạng hóa polymer chất gia cường: Trong năm gần giới, với loại nhựa nhiệt rắn sử dụng rộng rãi epoxy, polyester không no, phenolfomandehyt.v.v người ta sử dụng có kết loại nhựa nhiệt dẻo polyonlefin (PE, PP), polyamit, polycacbonat Phối hợp vật liệu polymer, kim loại gốm I.3 Đặc điểm phân loại vật liệu compozit I.3.1 Các đặc điểm chung: Là vật liệu nhiều pha Các pha tạo nên compozit thường khác chất, khơng hịa tan lẫn nhau, phân cách bề mặt phân chia pha Pha liên tục toàn khối compozit gọi (matrix) , pha phân bố gián đoạn, bao bọc, quy định gọi chất gia cường Trong compozit tỷ lệ, hình dáng, kích thước phân bố chất gia cường tuân theo quy định thiết kế trước SVTH : Lê Thanh Thoá n 10 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp 98 96 95.24 94 92.06 92 Độ bền uốn (Mpa) 90 91.5 89.93 88 86.4 86 84 82 80 0.0TEA 0,5 TEA 1.0TEA 1,5 TEA 2.0TEA Tên mẫu Đồ thị 5: Đo độ bền uốn mẫu xác định hàm lượng TEA 70 58.68 60 51.22 50 48.28 42.68 40 Độ bền va đập (J/m) 30 30.91 20 10 0.0TEA 0,5 TEA 1.0TEA 1,5 TEA Tên mẫu Đồ thị 6: Đo độ bền va đập mẫu xác định hàm lượng TEA Kết sau đo thể rõ đồ thị: SVTH : Lê Thanh Thoá n 65 Lớp: Polymer k53 2.0TEA Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp - Về độ bền uốn sau biến tính tăng so với khơng biến tính đặc biệt mẫu 1.0 TEA phần khối lượng có giá trị cao dùng với hàm lượng 2TEA có xu hướng giảm ngun nhân TEA có khả đóng rắn tự đóng rắn phần - Về độ bền kéo sau biến tính tính chất tăng lên so với chưa dùng Thiokol đặc biệt mẫu TEAphần khối lượng - Về độ bền va đập tăng từ 1.3 đến 1.9 lần mẫu 0.5 TEA giá trị cao Sau đánh giá với mục đích tăng độ bền va đập chọn lượng xúc tác TEA dùng 0.5 phần khối lượng 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng Tiến hành biến tính nhựa Epoxy polysunfit với hàm lượng phần khối lượng ( nhựa tEpoxy 100 phần khối lượng), với hàm lượng xúc tác 0.5 phần khối lượng thời gian phản ứng 45,60,75,90 phút Sau tiến hành biến tính xong đổ mẫu theo quy chuẩn, sau thực đo tính chất máy đo tính vạn trung tâm polymer thu kết sau: Tên mẫu 45 phút 60 phút 75 phút 90 phút 120 phút Độ bền kéo (Mpa) Độ bền uốn (Mpa) Độ bền va đập(J/m) 43.54 75.36 30.26 56.18 84.27 41.34 76.23 92.49 46.78 77.45 93.23 58.75 75.48 91.53 49.53 Bảng : Kết đo sau biến tính thiokol khảo sát thời gian phản ứng SVTH : Lê Thanh Thoá n 66 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp 90 80 76.23 77.45 75.48 75 Phút 90 Phút 120 Phút 70 60 50 Độ bền kéo (Mpa) 56.18 43.54 40 30 20 10 45 Phút 60 Phút Tên mẫu Đồ thị 7: Đo độ bền kéo mẫu xác định thời gian phản ứng SVTH : Lê Thanh Thoá n 67 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer 100 90 80 Đồ án tốt nghiệp 92.49 93.23 91.53 75 Phút 90 Phút 120 Phút 84.27 75.36 70 60 Độ bền uốn (Mpa) 50 40 30 20 10 45 Phút 60 Phút Tên mẫu Đồ thị 8: Đo độ bền uốn mẫu xác định thời gian phản ứng 70 58.75 60 50 41.34 40 Dộ bền va đập (J/m) 30 49.53 46.78 30.26 20 10 45 Phút 60 Phút 75 Phút 90 Phút 120 Phút Tên mẫu Đồ thị 9: Đo độ va đập mẫu xác định thời gian phản ứng Kết thí nghiệm thu phản ánh đồ thị bảng số liệu cho biết: - Thời gian để tiến hành phản ứng thích hợp 90 phút SVTH : Lê Thanh Thoá n 68 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp - Lựa chọn thời gian phù hợp đủ thời gian để Thiokol biến tính mạch nhựa epoxy 3.2Ảnh hưởng thiokol lên tính chất lý vật liệu compozit Sau chọn hàm lượng thiokol thích hợp phần khối lượng xúc tác TEA 0.5 phần khối lượng thời gian phản ứng 90 phút Ta tiến hành chế tạo compozit sở nhựa epoxy DER-331 nhựa DER-331 biến tính thiokol tỉ lệ phần khối lượng, gia cường sợi thủy tinh, tỉ lệ nhựa sợi thủy tinh 50%: 50% khối lượng Sau đem đo tính chất lý mẫu compozit khơng biến tính có biến tính Kết thu cho bảng sau: Bảng 7: Bảng so sánh tính chất lý compozit sở nhựa DER331 DER 331/thiokol Tính chất Nhựa DER-331 Nhựa DER-331/thiokol 5pkl Độ bền va đập (J/m) 47.20 92.10 Độ bền kéo (Mpa) 187.94 230.25 Modun kéo (Gpa) 0.615 0.605 % dãn dài kéo đứt (%) 5.85 7.61 Độ bền uốn (Mpa) 194.2 188.6 Modun uốn (Gpa) 0.658 0.545 Độ dãn dài uốn (%) 5.60 5.15 SVTH : Lê Thanh Thoá n 69 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Kết cho thấy độ bền va đập độ bền kéo compozit tăng lên đáng kể nhựa DER-331 biến tính thiokol tỉ lệ phần khối lượng Độ bền va đập tăng 95%, Độ bền kéo tăng 23%, Độ bền uốn compozit có giảm nhẹ từ 194,2 Mpa xuống 188,6 Mpa 3.4 Ảnh SEM bề mặt phá hủy mẫu đo hệ số tập trung ứng suất KIC Thông qua việc tiến hành quan sát hình ảnh SEM nhựa biến tính Thiokol ta thấy mức độ tương hợp nhựa epoxy DER-331 Thiokol giải thích chế tăng độ bền va đập vật liệu có mặt Thiokol Hình 3.1 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 có bề mặt phẳng, vết biến dạng theo đường thẳng, trình phát triển vết nứt liên tục không bị gián đoạn Điều chứng tỏ DER-331 có tính giịn, dễ bị đứt gãy Khi có mặt thiokol ta SVTH : Lê Thanh Thoá n 70 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp thấy bề mặt nhựa khơng cịn phẳng hồn tồn nữa, vết biến dạng khơng cịn đường thẳng theo hướng xác định mà có thay đổi theo hướng khác nhau, chí đường cong Hình 3.2 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng SVTH : Lê Thanh Thoá n 71 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Hình 3.3 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng Hình 3.4 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng Điều chứng tỏ có mặt thiokol tính giịn, đứt gãy nhựa cải thiện, cần lực va đập lớn làm đứt gãy vật liệu SVTH : Lê Thanh Thoá n 72 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Hình 3.4 Hình ảnh SEM nhựa epoxy DER-331 biến tính thiokol phần khối lượng Tuy nhiên tăng hàm lượng thiokol vào q nhiều tính chất giảm thiokol tham gia nhiều vào mạch nhựa 3.4.3 Độ bền dai phá huỷ lớp GIC Độ bền dai phá huỷ lớp vật liệu PC, GIC, xác định theo kiểu I (double cantiliver beam-DCB) với mẫu đo dạng thanh, phần đầu có gắn block gỗ có tác dụng truyền tải lực (Hình 1) Đường biểu diễn mối quan hệ lực tác dụng độ mở cách tay mẫu tách lớp phép thử độ bền dai phá huỷ lớp vật liệu PC nhựa epoxy gia cường sợi thuỷ tinh với hàm lượng thiokol khác ghi lại suốt trình đo trình bày hình 12 SVTH : Lê Thanh Thoá n 73 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Lực kéo, N Lực kéo, N (b) Độ dịch chuyển, mm Độ dịch chuyển, mm Đồ thị 10:Lực kéo-độ dịch chuyển phép đo độ bền dai phá huỷ lớp vật liệu PC nhựa epoxy nhựa epoxy biến tính 5pkl thiokol gia cường sợi thuỷ tinh Từ kết hình 12 cho thấy ban đầu lực kéo tăng dần đến giá trị cực đại sau giảm dần q trình phát triển vết nứt Với mẫu PC nhựa epoxy biến tính với 5pkl thiokol cho thấy giá trị lực độ dịch chuyển cao mẫu PC nhựa epoxy chưa biến tính Qúa trình phát triển vết nứt vật liệu theo kiểu bước một, trình phát triển giống hình cưa, nhiên bước phát triển mẫu PC nhựa epoxy chưa biến tính khơng đặn ổn định mẫu biến tính 5pkl thiokol Với mẫu PC epoxy chưa biến tính đường phát triển vết nứt thoải hơn, cưa cho thấy trình tách lớp cần tiêu tốn lượng hơn, ngược lại với mẫu PC nhựa epoxy biến tính 5pkl thiokol cho thấy đường phát triển vết nứt với nhiều cưa với mật độ dầy đặc cho thấy trình phát triển vết nứt chậm, liên kết bề mặt sợi gia cường nhựa lớn, để trình phát triển vết nứt xảy cần tiêu tốn nhiều lượng SVTH : Lê Thanh Thoá n 74 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp Để hiểu rõ ảnh hưởng hàm lượng thiokol tới trình tách lớp vật liệu tiến hành ghi lại thời gian tách lớp xảy trình vết nứt phát triển, điều kiện mẫu có thơng số kích thước, độ dầy, tốc độ kéo mẫu Kết bảng Bảng 8 : Thời gian tách lớp trung bình xác định từ thời điểm bắt đầu tiến hành đo mẫu tới mẫu tách hồn tồn (lấy giá trị trung bình mẫu) Tên mẫu PC epoxy PC epoxy biến tính Thời gian (phút) 83 phút 127 phút Như thời gian trung bình tiến hành phá huỷ mẫu PC nhựa epoxy biến tính cao gấp 1.53 lần so với mẫu PC gia cường nhựa epoxy chưa biến tính, thời gian phá huỷ ngắn đồng nghĩa với việc trình phá huỷ xảy liên tục Các kết xác định độ bền dai phá huỷ lớp thời điểm ban đầu GIC trình phát triên vết nứt G IP vật liệu PC biến tính với hàm lượng thiokol khác bảng Ở hàm lượng thiokol 3, 5, 7, pkl giá trị GIC tăng 14.34%, 30.25%, 19.61% 10.96%, giá trị G IP tăng 13.74%, 32.65, 20.45% 12.88% so sánh với mẫu PC nhựa epoxy không biến tính Ảnh SEM bề mặt phá huỷ mẫuvật liệu PC đo G IC hình SVTH : Lê Thanh Thoá n 75 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer (a)) Đồ án tốt nghiệp (b) Hình 3.6 : Ảnh SEM bề mặt phá huỷ mẫu PC khơng biến tính (a) mẫu PC biến tính (b) Với mẫu nhựa epoxy chưa biến tính bề mặt phá huỷ phẳng nhẵn phá huỷ giịn kết độ bám dính thấp nhựa với sợi thuỷ tinh Điều đồng nghĩa với việc cần lượng thấp để trình tách lớp xảy Ngược lại thiokol có ảnh hưởng mạnh tới độ bền dai phá huỷ lớp vật liệu PC (hình 3.6b) Nền nhựa epoxy biến tính thiokol cho thấy khả bám dính tốt với sợi thuỷ tinh kết bề mặt phá huỷ gồ ghề dai mẫu compozit chưa biến tính SVTH : Lê Thanh Thoá n 76 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Qua trình tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ta rút số kết luận sau: Đã nghiên cứu biến tính nhựa epoxy DER-331 thiokol nhằm nâng cao độ bền va đập cho nhựa compozit Chọn tỉ lệ thiokol thích hợp phần khối lượng so với nhựa epoxy DER-331 Đã khảo sát tính chất lý nhựa trước sau biến tính độ bền va đập, độ bền kéo, độ bền uốn, K IC, GIC Việc biến tính nhựa thiokol giúp tăng tính va đập nhựa lên nhiều (trung bình tăng 50%) , độ bền kéo tăng 40%, hệ số cường độ tập trung ứng suất K IC tăng trung bình 30%, độ bền dai phá hủy GIC tăng 30% Độ bền uốn nhựa giảm không đáng kể Đã khảo sát độ tương hợp nhựa epoxy thiokol tốt Thông qua hình ảnh SEM thấy phần có liên kết nhựa epoxy thiokol Chính nhờ có liên kết mà độ bền nhựa epoxy cải thiện Đã khảo sát ảnh hưởng thiokol tỉ lệ phần khối lượng so với nhựa epoxy lên tính chất compozit từ nhựa epoxy gia cường sợi thủy tinh Sự có mặt thiokol giúp tăng cường tính chất compozit, khắc phục nhược điểm giòn nhựa epoxy SVTH : Lê Thanh Thoá n 77 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Keizo Yamanaka,Yasushi Takagi and Takashi Inoue, Reaction-induced phase separation in rubber-modified epoxy resins POLYMER, Vol 60, October (1989) Jae-Young Leea, Mi-Ja Shimb, Sang-Wook Kim, Characteristics of the DGEBA/MDA system modified with glutaronitrile Materials Chemistry and Physics, Vol.44, pp 74-78(1996) Sixun Zheng, Jian Wang and Qipeng Guo, Miscibility, morphology and fracture toughness of epoxy resin/poly(styrene- co-acrylonitrile) blends Polymer, Vol 37 No 21, pp 4667-4673, (1996) Raju Thomas, Ding Yumei, He Yuelong, Yang Le, Paula Moldenaers,Yang Weimin, Tibor Czigany, Sabu Thomas, Miscibility, morphology, thermal, and mechanical properties of a DGEBA based epoxy resin toughened with a liquid rubber Polymer, Vol 49, pp 278-294(2008) Maite Rico, Joaqn López, Belén Montero, Rosa Bellas, Phase separation and morphology development athermoplastic-modified toughened epoxy European Polymer Journal, Vol 48 1660–1673(2012) Bejoy Francis, Sabu Thomas, Jesmy Jose, R Ramaswamy, V Lakshmana Rao, Hydroxyl terminated poly(ether ether ketone) with pendent methyl group toughened epoxy resin: miscibility, morphology and mechanical properties Polymer Vol 46 12372–12385(2005) 7.Luận văn cao học Nguyễn Châu Giang (1999) 8.Berenbaum, M.B - Polysulfide polymers, in Encyclopedia of Polymer Science and Technology - Tập 11 (ed N Bikales) - Interscience, New York, pp 425-47.-1969 9.Ellerstein, S.M and Pertozzi, E.R - Polymers containing sulfur: polysulfides, in Kirk Othomer Encyclopaedia of Chemical Technology - Tập 18, tái lần 3- John Wiley, New York, pp 815-31- 1982 10.Andrew J.Tinker & Kevin P.June – Blend of nature rubber - Chapman & Hall, London – 1998 SVTH : Lê Thanh Thoá n 78 Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp 11.Sho Yamazaki – Vulcanization perfomance of Tetrasulfide Polymer – The society of rubber industry – Japan – 1981 12.Polysulfide adhensive & sealant manufacturer 13.Polysulfide in the contrucstion industry 14 Mechanical thermal and morphological behavior of thiol terminated liquid polysunfid modified epoxy resin, international journal of plastic and polymer technology, vol.1, isssue (2011)1-15 15 The Effect of Epoxy-Polysulfide Copolymer Curing Methods on Mechanical-Dynamical and Morphological Properties, Iran J Chem Chem Eng, Vol 30, No 4, 2011 SVTH : Lê Thanh Thoá n 79 Lớp: Polymer k53 ... Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong trình làm đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trung tâm nghiên cứu vật liệu polyme, đặc... Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên cứu vật liệu polymer Đồ án tốt nghiệp muốn tạo vật liệu với nhiều tính q báu ứng dụng ngành cơng nghệ cao SVTH : Lê Thanh Thoá n Lớp: Polymer k53 Trung tâm nghiên. .. phần vật liệu polyme compozit Vật liệu polymer compozit (PC) vật liệu kết hợp hai hay nhiều cấu tử khác có tính chất mà vật liệu ban đầu khơng có Thành phần vật liệu polyme compozit polyme vật liệu